Redis 快速上手 | Notion Blog

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概念

REmote Dictionary Server，key-value 存储系统，是跨平台的非关系型数据库

Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-value 数据库，并提供多种语言的 API

特点

支持数据的持久化

除了简单的 key-value 类型的数据，同时还提供以下数据结构的存储

list
set
zset
hash

支持数据的备份，即 master-slave 模式的数据备份

zset 数据结构

有序数据集合：保存一个集合，并为集合中的每个元素分配一个分数（score），相比于普通集合，有序集合中的元素可以根据分数进行排序。

类似于 Set 和 Hash 的复合数据结构

底层使用跳跃表（Skip List）来实现 —— 跳表 = 多层链表 + 二分查找

使用场景：

排行榜：得分作为排序的 key

计数器：数目作为 key

应用场景

缓存：Redis 缓存能够提高应用的响应速度，减轻数据库的压力。

计数器：Redis 可以用来做计数器，比如网站的 UV，PV 等。

排行榜：Redis 可以用来做排行榜，比如微博的热门微博排行榜，微信的热门文章排行榜等。

社交网络：Redis 可以用来做社交网络的好友关系，比如微博的关注，粉丝等。

消息队列：Redis 可以用来做消息队列，比如秒杀系统中的下单队列，支付队列等。

分布式锁：Redis 可以用来做分布式锁，比如秒杀系统中的分布式锁。

分布式 Session：Redis 可以用来做分布式 Session，比如网站的购物车，购物记录等。

其他：还有很多应用场景，比如：分布式 ID 生成器，分布式任务调度等。

Redis 的应用场景还在不断的扩展中，比如：Redis 可以用来做分布式任务调度，比如 Celery，Resque 等。

关于社交网络

Redis 可以通过使用 Sorted Set 数据结构来存储用户之间的好友关系。每个用户都被视为一个元素，而他们之间的关系则通过分数字段进行表示。

例如，如果用户 A 关注了用户 B，那么可以将 A 的 ID 作为 Sorted Set 中的一个元素，将 B 的 ID 作为另一个元素，然后将 B 的 ID 分配给 A 的元素作为分数字段，这样就可以表示出 A 关注了 B 这个关系。

同时，还可以使用 Sorted Set 的交集运算和并集运算等功能来实现好友推荐、查找共同好友等高级功能。

关于消息队列

Redis 在消息队列（Message Queue）中的应用主要是通过实现 Redis List 来实现的。Redis List 可以看做是一个支持双向插入和删除操作的链表，它可以存储多个字符串元素，并且可以快速地从两端插入或者弹出元素。

利用 Redis List 的这些特性，我们可以将其作为消息队列的底层数据结构。具体地，当生产者需要发送消息时，它可以将消息写入到 Redis List 的尾部；而消费者则可以从 Redis List 的头部获取消息并进行处理。由于 Redis 的高效读写以及原子操作的支持，可以保证消息队列的高吞吐量和低延迟。

除了基本的消息传送功能，Redis 还支持一些其他的高级特性，例如：

Pub/Sub：Redis 支持发布/订阅模式，它可以让多个客户端同时监听同一个消息频道，并且实时地接收到新发布的消息。

消息持久化：Redis 提供了多种消息持久化方式，包括 RDB 快照、AOF 日志等，可以确保消息在重启或者故障恢复后不会丢失。

阻塞式操作：Redis 提供了阻塞式操作，例如 BRPOP 和 BLPOP 命令，可以让消费者在没有消息可处理时自动等待并阻塞，避免了轮询和忙等待的开销。

优缺点

优点：

性能极高 – Redis 能读的速度是 110000 次/s,写的速度是 81000 次/s 。
丰富的数据类型 – Redis 支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
原子 – Redis 的所有操作都是原子性的，同时 Redis 还支持对几个操作全并后的原子性执行。
丰富的特性 – Redis 还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

缺点：

单线程 – Redis 的所有操作都是单线程的，这样会导致在高并发的情况下，Redis 会成为性能的瓶颈。
不支持复杂的查询 – Redis 虽然提供了丰富的数据类型，但是还是不支持复杂的查询。
数据不是真正的删除，而是被清除 – Redis 删除某个 key 后，会立即释放内存，但是对于大 key 来说，内存释放会比较慢。

扩展

Redis 的持久化

RDB：Redis 默认的持久化方式，会在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘。

AOF：Redis 的另一种持久化方式，会将每个收到的写命令追加到文件中，Redis 重启时会重新执行这些命令来恢复数据。

混合持久化：RDB 和 AOF 两种持久化方式的结合。

Redis 内部的数据结构

Redis 的数据结构主要有三种：简单动态字符串（SDS）、双端链表（deque）、字典（dict）。

SDS：简单动态字符串，是 Redis 的基本数据结构，是 Redis 的字符串实现。

deque：双端链表，是 Redis 的基本数据结构，是 Redis 的列表实现。

dict：字典，是 Redis 的基本数据结构，是 Redis 的哈希实现

Redis 的主从复制

主从复制是 Redis 的高可用方案，主从复制的原理是：主节点会将数据同步到从节点，从节点可以是只读的，也可以是可读可写的。

主从复制的优点：

读写分离：主节点负责处理写请求，从节点负责处理读请求，从而实现读写分离。
高可用：主节点宕机后，从节点会自动提升为主节点，从而实现高可用。
数据冗余：主从复制可以实现数据冗余，从而实现数据的安全。

主从复制的缺点：

主从复制的延迟：主从复制的延迟是主节点写入数据后，从节点才能读到数据的时间差。
主从复制的数据不一致：主从复制的数据不一致是指主节点和从节点的数据不一致。
主从复制的故障转移：主从复制的故障转移是指主节点宕机后，从节点提升为主节点的过程

哨兵模式

哨兵模式是 Redis 的高可用方案，哨兵模式的原理是：哨兵会监控主节点和从节点的运行状态，当主节点宕机后，哨兵会自动将从节点提升为主节点，从而实现高可用